[论文解读] Delayed choice relativistic quantum bit commitment with arbitrarily long commitment time

Muhammad Nadeem|arXiv (Cornell University)|Apr 13, 2015

Quantum Information and Cryptography参考文献 29被引用 5

一句话总结

该论文提出了一种两轮相对论性量子比特承诺方案，通过延迟选择和非局域关联实现任意长的承诺时间。通过仅在短暂时间 t = x/c（其中 x 为分离距离）内利用纠缠，该方案确保了安全性，并允许双方同时承诺和揭示，测量结果被存储并在任意延迟后揭示。

ABSTRACT

We propose here a two-round relativistic bit commitment scheme where committer commits in the first round and then confirms his/her commitment in the second round. The scheme offers indefinite commitment time where both committer and receiver extract non-locally correlated measurement outcomes during the scheme that can be stored and revealed after arbitrarily long time. We show that the proposed scheme turns out to be a multiparty bit commitment scheme where both parties commit and reveal simultaneously. The multiparty generalization would have applications in business and secure multiparty computations such as managing joint bank account, holding joint shares in stock exchange and blind bidding. The same bit commitment scheme can also be used for the commitment of arbitrarily long classical bit strings. The scheme can be applied efficiently with existing technologies; entanglement is required only for time t=x/c where x is the special distance, can be as small as possible, between the committer and receiver.

研究动机与目标

• 设计一种具有不确定承诺时间的安全相对论性量子比特承诺协议。
• 实现承诺方和接收方通过非局域量子关联同时承诺和揭示。
• 将所需纠缠时长最小化至 t = x/c，使协议在现有技术下可行。
• 将该方案推广至多方应用，如联合银行账户和盲标拍卖。
• 使用同一框架承诺任意长的经典比特串。

提出的方法

• 该协议分两轮运行：第一轮，承诺方将量子态发送给接收方；第二轮，双方通过相对论信号确认其承诺。
• 在协议过程中提取非局域测量结果并存储以备后续揭示，从而实现任意长的承诺时间。
• 仅在承诺方与接收方之间距离 x 的时间 t = x/c 内生成纠缠，从而降低资源需求。
• 该方案依赖相对论约束确保安全性，防止任一方作弊。
• 该协议被推广至多方场景，所有参与者同时承诺和揭示。
• 任意长度的经典比特串可使用相同的量子框架进行承诺。

实验结果

研究问题

• RQ1 相对论性量子比特承诺方案能否在无需持续纠缠的情况下实现任意长的承诺时间？
• RQ2 如何实现承诺方和接收方在安全且非信号传递的方式下同时承诺和揭示？
• RQ3 此类协议中确保安全性和功能性的最小纠缠时长是多少？
• RQ4 该方案能否扩展至多方场景，用于联合账户管理或盲标拍卖等应用？
• RQ5 如何使用最小资源开销的量子关联承诺任意长的经典比特串？

主要发现

• 通过存储非局域测量结果以备后续揭示，该协议实现了任意长的承诺时间。
• 纠缠仅需维持 t = x/c 的时间，通过减小空间分离距离 x 可使其任意缩短。
• 在相对论约束下该方案是安全的，由于光速信号限制，任一方均无法作弊。
• 承诺方和接收方同时完成承诺和揭示，使该协议转化为多方比特承诺方案。
• 该框架支持使用相同量子机制承诺任意长的经典比特串。
• 由于纠缠需求极低，该协议高效且可利用现有量子技术实现。